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1、口一二,一参基于收扩叶型的涡轮叶片参数化造型方法与分析切由社口此京锐空硫天大李榨东玄刘火星邹正平、、,摘要研究了适用于对转涡轮的一种二参数法涡轮叶型造型方法的原理步骤特点采用程序编写了在参数化造型基础上的涡轮造型设计程序。,应用该程序设计完成一级对转涡轮高压级涡轮叶片并对其进行三,一,维性能验算结果表明该设计程序能够应用于对转涡轮所需的收敛扩散叶型的造型为收扩叶型的。造型提供了一种工程上可行的方法关键词曲线涡轮参数化叶片造型年来,对转涡轮技术作为立涡轮叶片数学模型,深入分析涡够局部修改,同时也更加便于实现提高航空发动机推重比及轮叶栅几何
2、参数,研究完成涡轮叶人机交互调节,提高调节的效率。本近飞机性能的有效技术越来片十二参数法的造型原理和步骤。文采用的曲线是样条曲线中。,“同,,越受到重视例如在美国的综合时结合曲线造型方法完成的一种有理样条曲线其所需高性能涡轮发动机技术田计适用于收敛一扩散叶型的造型方的控制点少,便于编程实现,运算速划中,高性能对转涡轮的研究贯穿法,在保证主要气动参数不变的情度及图形的处理速度都很快,所以始终。对转涡轮的形式逐步由况下,增加了灵活调节叶片成型的曲线表示法非常适合进行涡,,。型向型和型等更为紧手段在与常规方法比较之后显示轮叶型的设计。更。凑的
3、对转结构形式发展为紧凑出较强的优势曲线的对转结构形式的实现能大幅减小在自由曲线曲面造型技术中,,、涡轮部件重量和涡轮轴向长度从一叶片造型方法理论和方法的产生和发展早。,,而为提高整机性能带来帮助对转叶型型线是气流流道的壁面为于曲线曲面理论它有一整涡轮设计中的难点在于高低压级的减少流动损失,型线应光滑无拐点,套完整而且成熟的算法理论,在早功匹,、。配问题直接表现在高压级转一阶二阶导数应连续符合此条件期的系统中得到了广泛。,。子的叶片设计为了满足高低压级的曲线很多传统叶片设计中常使的应用作为曲线曲面的特的,、、、,出功比要求对转祸轮高压级必
4、用二次曲线圆椭圆抛物线双例的曲线曲面在理须具有高的出口马赫数和大的相对扭线、螺旋线等。随着技术的论和方法逐步成熟以后,在曲线曲口,,,,出气流角为了减小损失这就要不断发展目前的叶片造型曲线大面造型技术中的地位虽退居次席求在叶型设计中采用收敛一扩散叶多数采用样条曲线,如有理曲但在局部领域仍显示出其较强的生,、、,型设计传统的叶片造型方法很难线均匀样条曲线非均匀有理命力和实用价值主要原因在于对。,满足其要求样条曲线等样条曲线的采于方法来说,曲线曲,,,,本文采用参数化造型的思想建用使得叶型调节更加灵活而且能面计算简单操作方便具有良好的航空科
5、学技术©1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net「一蒸参术纵横几何性质,理论和算法体系十分完流计算设计叶型另一种是根据给基于的十二参数法叶栅善。其相关理论介绍如下定几何参数确定满足要求曲线的正造型,是依据个参数间的几何关设曲线的控制多边形的向设计方法。由于多年来对叶栅性系确定个关键点与个关键点的,,,顶点为以⋯则次有理能进行了大量的试验研究积累了切矢量进而构造各分段曲曲线可以表示为大量数据和经验
6、公式,为正问题的线,流程如图所示。个独立参数,,,叱叶型设计提供了一些设计准则较确定后叶型个关键点分别为前竺釜一一。,、界大地方便了叶型设计因此在涡轮尾缘圆弧起止点与喉道点和叶背艺,‘叱叶片设计实践中广泛采用正设计方直线段终点,如图所示及该点型。,,。,,‘为基函数法的第二种造型方法而叶型叶栅线的斜率即可计算得出然后点,‘‘一一‘的,,以每一几何要素参数既影响叶与点用直线段连接点与点用,‘,。,其中是与以控制顶点相对栅气动特性又影响叶型强度按照圆弧连接点与点与点点之。,应的权因子上述影响程度将全部参数分成以下间分别为次有理曲线连接曲。、
7、线的性质非常适合于三组点与点点与点用圆弧连,图,口。涡轮叶型的型线基本要求所示第一组对能量损失和气流出接为个控制点的三次有理曲角有重大影响的参数。包括造型方法的特点和优势线,通过灵活调节控制点和权因子叶栅的相对栅距与十二参数法和十四参数法相,的值能够在涡轮叶片造型中发挥几何进口角刀,比,本方法采用了尾缘直线段的设。,作用有效出口角月沪计尾缘的直线段设计主要基于普,涡轮叶型造型方法灯朗特迈耶膨胀理论为了适应收—。参数化设计是技术应用领尾缘弯折角民扩叶型的需要叶背在喉部到尾缘,,,域内关键技术之一是优化设计的第二组决定叶型强度参数包的部分采
8、用可调半径的圆弧加直线。,,基础作用是基于优化的需要对设括段连接图所示这样在喉部附近,,一计对象进行参数化建模并且要求弦长开始气流沿叶背进行普朗特迈,使用尽量少的设计变量准确地模拟前缘小圆半径。设计对象尾缘
